Diffraction : Phénomène de modification de la propagation d'une onde par un obstacle comparable à sa longueur d'onde
- Identifier la longueur d'onde λ
- Identifier la taille de l'obstacle a
- Appliquer la formule de diffraction
λ = 632 nm = 632×10⁻⁹ m, a = 0.1 mm = 0.1×10⁻³ m
\(\theta \approx \frac{\lambda}{a}\) pour θ petit
\(\theta \approx \frac{632 \times 10^{-9}}{0.1 \times 10^{-3}} = \frac{632 \times 10^{-9}}{10^{-4}} = 6.32 \times 10^{-3}\) rad
\(\theta = 6.32 \times 10^{-3} \times \frac{180}{\pi} = 0.36°\)
L'angle de diffraction est de 0.36°
• Condition de diffraction : a comparable à λ
• Formule approximative : θ ≈ λ/a pour petits angles
• Unités : Convertir en mètres avant calcul
Interférences : Superposition de deux ondes lumineuses cohérentes produisant un motif lumineux
λ = 632 nm, d = 1 mm, D = 1 m (distance fentes-écran)
\(i = \frac{\lambda D}{d}\) avec i l'interfrange
\(i = \frac{632 \times 10^{-9} \times 1}{1 \times 10^{-3}} = 632 \times 10^{-6}\) m
i = 632×10⁻⁶ m = 0.63 mm
L'interfrange est de 0.63 mm
• Interfrange : Distance entre deux franges brillantes
• Condition de cohérence : Sources synchrones
• Formule : i = λD/d
Réflexion : Changement de direction d'une onde à la surface d'un obstacle
θᵢ = 30° par rapport à la normale
θᵢ = θᵣ (angle d'incidence = angle de réflexion)
θᵣ = 30° par rapport à la normale
Le rayon incident et réfléchi sont dans le même plan
L'angle de réflexion est de 30° par rapport à la normale
• Loi de la réflexion : θᵢ = θᵣ
• Plan d'incidence : Rayon incident, réfléchi et normale coplanaires
• Angle mesuré : Par rapport à la normale
Réfraction : Changement de direction d'une onde à la surface de séparation entre deux milieux
n₁ = 1 (air), n₂ = 1.33 (eau), θ₁ = 45°
\(n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)\)
\(1 \times \sin(45°) = 1.33 \times \sin(\theta_2)\)
\(\sin(\theta_2) = \frac{\sin(45°)}{1.33} = \frac{0.707}{1.33} = 0.532\)
\(\theta_2 = \arcsin(0.532) = 32.1°\)
L'angle de réfraction est de 32.1° par rapport à la normale
• Loi de Snell-Descartes : n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)
• Angles mesurés : Par rapport à la normale
• Indice supérieur : L'angle réfracté est plus petit
Polarisation : Orientation privilégiée des vibrations dans une onde transversale
\(I = I_0 \cos^2(\alpha)\) avec α angle entre polariseur et analyseur
\(I = I_0 \cos^2(60°) = I_0 \times (\cos(60°))^2\)
\(\cos(60°) = 0.5\)
\(I = I_0 \times (0.5)^2 = I_0 \times 0.25 = \frac{I_0}{4}\)
L'intensité transmise est égale à I₀/4
• Loi de Malus : I = I₀cos²(α)
• Angle α : Entre les axes de polarisation
• Application : Lunettes polarisées, écrans LCD
- Diffraction : θ ≈ λ/a
- Interférences : i = λD/d
- Réflexion : θᵢ = θᵣ
- Réfraction : n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)
- Polarisation : I = I₀cos²(α)
- La diffraction est observable lorsque la dimension de l'obstacle est comparable à la longueur d'onde
- Les interférences nécessitent des sources cohérentes et synchrones
- Le rayon incident, réfléchi, réfracté et la normale sont coplanaires
- La polarisation n'est observée que pour les ondes transversales
- L'intensité lumineuse diminue selon la loi de Malus
